JP2736532B2 - 床免震装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、振動に弱い電子計算機その他のオフィス
オートメーション機器などが設置された床が地震時等に
水平方向に振動するのを緩和する目的で使用される床免
震装置に係り、さらにいえば、引張り用バネとピストン
・シリンダ型ダンパー（オリフィス型ダンパー）とを同
心配置に複合化したバネダンパー機構による床免震装置
に関するものである。

従来の技術 従来の床免震装置は、床構造体を移動支承部で水平移
動が自在に支持せしめ、この床構造体と固定床との間に
ダンパー作用部を設置した構成を基本原理としている
（例えば特開昭62−86265号等）。

また、特願昭63−822号明細書及び図面に記載された
床免震装置は、前記特開昭62−86265号公報の床免震装
置がダンパー作用部として浅型容器に粘性液体中に浸漬
した粘性抵抗板を使用する構成に起因する問題点を解決
したもので、これは第11図と第12図に主要部構造を示し
たとおり、床構造体Ｂを図示省略の移動支承部で水平移
動が自在に支持せしめ、その床構造体Ｂと固定床Ｃとの
間にダンパー作用部Ｄを設置した構成とされている。そ
して、 イ） ダンパー作用部Ｄは、床構造体Ｂの抵抗入力部ｂ
を中心として放射４方向に等配されたバネダンパー機構
Ｅの一端を前記抵抗入力部ｂと連結し、他端は固定床Ｃ
と連結している。

ロ） 固定床Ｃには、前記抵抗入力部ｂの中立位置から
一定の移動距離だけ離れた位置に平面形状が円形の反力
台Ｆを固定している。

ハ） バネダンパー機構Ｅは、粘性液体Ｈを収容したシ
リンダＫとサブマリン型ピストンＰとより成るピストン
・シリンダ型粘性ダンパーと、引張り用バネＧとを同心
配置に複合化したものである。

ニ） バネダンパー機構Ｅの一端部は固定床Ｃに固定
し、他端のピストンロッドから床構造体Ｂの抵抗入力部
ｂに向かって延びる連結体Ｍには反力台Ｆの内側位置に
当接するストッパーＳを取り付け、このストッパーＳの
位置から抵抗入力部ｂまでの間は可撓連結体Ｎで連結し
た構成となっている。

本発明が解決しようとする課題 上述した従来の床免震装置の場合は、ピストン・シリ
ンダ型の粘性ダンパーＥを使用し、粘性抵抗はサブマリ
ン型ピストンＰとシリンダＫの内面との隙間の大きさで
調整し所望の減衰力を得る構成なので、上記特開昭62−
86265号公報記載の床免震装置の問題点は解決された。
しかし、いまだ隙間の調整が難しく、施工性が悪いとい
う問題点が完全に解決された訳でなく、しかもシリコン
オイルの如き粘性液体Ｈは価格が非常に高く、したがっ
てバネダンパー機構Ｅそのものが高価であることには変
わりがない。

また、従来の上記床免震装置は、放射４方向に４個の
バネダンパー機構Ｅを設置した構成なので、個数が多い
分だけ高価であり、施工にも手間がかかるという問題点
がある。さらに、減衰力がサブマリン型ピストンＰの往
行程及び復行程の双方に同じ大きさで働き、床構造体Ｂ
の復元動作が鈍く、また、その復元動作時ピストンロッ
ドが座屈破壊される危険もあり、これらが解決すべき課
題となっている。

したがって、本発明の目的は、施工が簡単で安価であ
り、しかも床構造体の復元動作が円滑でピストンロッド
の座屈の心配もなく性能の良い床免震装置を提供するこ
とである。

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る床免震装置は、図面の第１図〜第10図に好
適な実施例を示したとおり、 床構造体２を水平移動が自在に支持した移動支承部１
と、床構造体２と固定床３との間に設置したダンパー作
用部４とから成る床免震装置において、 イ） ダンパー作用部４は、床構造体２の抵抗入力部2a
を中心として放射３方向に等配されたバネダンパー機構
５の一端を前記抵抗入力部2aと連結し、他端は固定床３
に連結した。

ロ） バネダンパー機構５は、流体を収容したシリンダ
６内に、前室７と後室８を連通させるオリフィス９を有
するピストン10をもつピストン・シリンダ型ダンパー
と、同ダンパーのシリンダ外周に巻装した引張り用コイ
ルバネ11とを同心配置に複合化した構成である。

ハ） 前記バネダンパー機構５のピストンロッド10aか
ら床構造体２の抵抗入力部2aに向かって延びる連結体12
にストッパー13を取付け、このストッパー13の前記バネ
ダンパー機構５寄りの位置に前記連結体12と略直角な直
線形状の反力台14を固定床３に固定した。

ニ） 前記ストッパー13の位置から抵抗入力部2aまでの
間はチエンの如き可撓連結体15で連結したこと、 をそれぞれ特徴とする。

なお、上記の床免震装置において、床構造体２の抵抗
入力部2aには連結板16を取り付け、可撓連結体15の内端
は前記連結板16に連結したこと、 及びピストン・シリンダ型ダンパーのピストン10のオ
リフィス９には、ピストン10が前進し前室７から後室８
に向って作動流体が流れるとき開く逆止弁34を設けたこ
ともそれぞれ特徴とする。

作用 120゜ずつ等角間隔で放射３方向に等配された３個の
バネダンパー機構５…は、地震のあらゆる振動方向に対
応して減衰作用を発揮する。

バネダンパー機構５の引張り用バネ11にトリガー機能
用のプリテンションを導入すると、平常時このプリテン
ションはストッパー13から反力台14へと伝達して処理さ
れ、床構造体２の抵抗入力部2aには一切力を及ぼしめな
い。したがって、床構造体２は、その抵抗入力部2aが３
方向の可撓連結体15で拘束された中立位置を保持する。
そして、床構造体２への水平入力がトリガー設定値以下
だと、床構造体２は依然３方向の可撓連結体15で拘束さ
れたまま静止状態を保つ。

ところが、床構造体２への水平入力がトリガー設定値
以上の場合は、その引張り側に位置するバネダンパー機
構５について、その連結体15、12を通じて引張り用バネ
11が伸長され、かつピストン・シリンダ型ダンパーのピ
ストン10が移動される。このため、オリフィス９の絞り
効果により、ストロークの大小如何にかかわらず一定大
きさの減衰作用が奏される。このとき圧縮側に位置する
バネダンパー機構５に関しては、可撓連結体15が屈曲変
形してそのピストンロッド10aには一切の力を伝達せ
ず、ダンパー作用には一切関与せしめない。

床構造体２の移動加速度が零になった時点からの復元
動作は、引張り用バネ11の引張力で行なわれる。このと
き、ピストン10は前進し逆止弁34が開かれてオリフィス
９の流路面積が大きくなり、絞りが減少するので、ピス
トン10の前進移動の抵抗は小さく、床構造体２は軽やか
に復元動作し、ピストンロッド10aの座屈の心配はな
い。ストッパー13が反力台14へ当接した段階で全ての動
きが停まる。

実 施 例 次に、第１図〜第10図に示した本発明の実施例を説明
する。

第１図は床免震装置の全体構成図を示ており、床構造
体２はボール17を用いた移動支承部１にて水平移動が自
在に支持されている。

即ち、固定床３及び床構造体２に鋼製平板18,18′を
各々平行に取り付け、この上下二つの鋼製平板18,18′
の間に支持器19で拘束された多数のボール（鋼球）17が
介在せしめ、同ボール17の転がり運動によって床構造体
２の水平移動が低抵抗で行なわれるようになっている。

上記のようにして移動支承部１で支持された床構造体
２と固定床３との間に、ダンパー作用部４が設置されて
いる。

ダンパー作用部４は、第２図に平面配置を示したよう
に、床構造体２の抵抗入力部として下向きに突設された
ロッド2aを中心として120゜ずつ等角間隔の放射３方向
に３個のバネダンパー機構５…が配置されている。各バ
ネダンパー機構５の外端部は、固定床３に固定したアン
カーブラケット20へ連結されている。同バネダンパー機
構５の内端側から前記ロッド2aに向かって求心方向に延
びる剛性の連結体たるダンパーロッド12は、途中で可撓
連結体たるチェン15に変わってロッド2aと連結されてい
る。

ロッド2aの中立位置を中心としてこのロッド2a（床構
造体２）が地震等の水平入力を受けた際に移動する最大
移動距離よりも少し離れた位置に反力台14が固定床３に
固定されている。

反力台14は、前記ダンパーロッド12と略直角な直線形
状に配置されており（第２図）、具体的には固定床３へ
アンカーボルト21で固定されたアングルより成る（第４
図）。ロッド2aを中心として120゜等角間隔で放射状に
配置されたダンパーロッド12に対応して、反力台14は平
面形状が第２図のように正六角形状に構成されている。
但し、ダンパーロッド12と交差する反力台14以外の部分
を省略した非六角形の形状で実施することもできる。

ダンパーロッド12は、第４図のように反力台14のスリ
ット14a中に通されている。該ダンパーロッド12の先端
部にストッパー13に取り付け、該ストッパー13が反力台
14に当接し制止されるようになっている。前記スリット
14aは反力台14のほぼ全長にわたって形成され、床構造
体２（ロッド2a）の横方向振動に対して第２図に２点鎖
線で図示したようにダンパーロッド12とチエン15が大き
く振られ得る構成とされている。

ストッパー13は、第３図と第４図に詳細を示したよう
に、ダンパーロッド12の先端部に略直角に通した止めボ
ルト22が中心をなし、この止めボルト22にコ字形の保持
枠23が取り付けられている。同保持枠23の垂直壁へダン
パーロッド12と同方向に通した連結ボルト24に圧縮用コ
イルバネ25を巻装し、同連結ボルト24の外端にチエン15
が連結されている。つまり、ダンパーロッド12に負荷さ
れた引張力は、ストッパー13を構成する保持枠23の基端
が反力台14へ当接して制止される。圧縮用コイルバネ25
は、床構造体２の抵抗入力部であるロッド2aと反力台14
との間のチエン15に有害なゆるみが施工時に発生するこ
とを防止し、又はゆるみのない施工を容易に可能ならし
めるため使用されている。

即ち、上記ストッパー13の連結ボルト24へピンで連結
されたチエン15は、ピーンと張って圧縮用コイルバネ25
を若干縮めたぐらいの張力下で、その他端をロッド2aへ
連結し、もってゆるみの発生が防止される。したがっ
て、床構造体２のロッド2aが引張り方向へ少しでも移動
すると、この動きは同時に引張り側のバネダンパー機構
５へと伝達されて減衰作用が発揮され、ゆるみの弊害は
一切起こらない。

上記のようにしてチエン15の張力を適度に調整して連
結した後は、保持枠23の枠内へはモルタルなどの充填材
を詰め、連結ボルト24及び圧縮用コイルバネ25の関係が
完全に固定される。

なお、チエン15とロッド2aの連結は、第５図と第６図
に詳示したように、ロッド2aの下端に連結板16をボルト
26で取り付け、この連結板16に各方向のチエン15の端部
を差しピン27で連結し、施工の容易性が図られている。

次に、バネダンパー機構５は、第７図A,Bに詳示した
構成とされている、即ち、作動流体としての油を収容し
たシリンダ６内にピストン10を摺動自在に設置し、その
ピストンロッド10aはシリンダエンド28のオイルシール2
9、30を貫通して、先細円錐形状の軸継手31へねじ接合
されている。シリンダ６の外径はφ30、ピストン10の有
効ストロークは250mmぐらいである。この軸手31には、
ダンパーロッド12が共通な中心線上でやはりねじ接合さ
れている。

ピストン10は、その前室７と後室８とを軸方向に連通
する数本のオリフィス９を有する。しかも第７図Ｂに詳
示したようにオリフィス９の後室側出入口には、ピスト
ン10が前進し前室７から後室８にに向かって作動流体が
流れるとき、その流れ圧で開かれる逆止弁34を設置し、
その弁体はピストン10の中心寄り位置に設けられたいく
つかのオリフィス９′の開口を開閉する大きさとされて
いる。つまり、ピストン10が第７図の右方へ前進すると
き（つまり、バネダンパー機構５としては復元動作の
時）は逆止弁34が開いて全部のオリフィス９…が開口さ
れ流れ抵抗が大幅に低減されるので、ピストン10は低抵
抗で軽やかに移動する。つまり、復元動作は円滑で速や
かであり、ピストンロッド10aの座屈の心配はない。し
たがって、引張り用バネ11の復元力の大部分は床構造体
２の復元に効果的に働く。

他方、ピストン10が第７図の左方へ後退するとき（つ
まり、バネダンパー機構５としては床構造体２の水平入
力で引張られている時）は、多くのオリフィス９は逆止
弁34で塞がれ残るわずかなオリフィス９に限定されて流
れる作動流体に大きな絞り抵抗が働き、減衰作用が発揮
されるのである。

引張り用コイルバネ31は、その一端を上述した先細円
錐形の軸継手31の外周に巻装して止着し、さらにシリン
ダ６の外周に巻装した上で、他端はシリンダヘッド35の
外周に巻き付けて止着されている。引張り用コイルバネ
11の線径はφ８、巻数は58、セット荷重3kg、最大荷重1
29kg位である。シリンダヘッド35のリングボルト35aに
上述したねじ軸32の一端がピンで連結されている。

したがって、床構造体22が水平入力を受けてダンパー
ロッド12が引張られると、軸継手31はダンパーロッド12
と共に第７図の左方へシリンダ６及びそのシリンダエン
ド28から離れるように移動し、引張り用バネ11を伸長さ
せる。と同時にピンロッド10a及びピストン10も合一に
左方へ移動され減衰作用が奏されるのである。

その他の実施様態 第８図〜第10図は、プリテンションの導入及びその調
整が容易なバネダンパー機構５を示している。

即ち、第８図と第９図はプリテンション導入前の状態
を示したもので、シリンダ６の右端に別体としてのバネ
受け40を設け、これに引張り用バネ11の右端を巻き付け
て止着されている。シリンダ６の右端に長いコ字形の位
置決め枠41を同シリンダ６の軸方向に固定し、前記バネ
受け40は位置決め枠41の両脚部に沿って移動可能とされ
ている。そして、バネ受け40は、位置決め枠41の長手方
向に一定のピッチで設けたボルト孔42…へ止めボルト43
を通して位置決め固定されている。バネ受け40へリング
ボルト44を取付け、連結板45を介してねじ軸32とピンボ
ルト46、47で連結されている。

したがって、止めボルト43を抜きバネ受け40と位置決
め枠41との関係をフリーにした上で、ねじ軸32のロック
ナット33を正転方向に回すと、引張り用バネを伸長させ
てプリテンションを導入することができる。そこで、所
望大きさのプリテンションを導入した時点で一致するボ
ルト孔42へ止めボルト43を通し、バネ受け40と位置決め
枠41との関係を固定し、プリテンションの大きさが一定
化されるのである（第９図）。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この
発明に係る床免震装置は、ダンパー作用部４に、引張り
用バネ11とピストン・シリンダ型ダンパーとを同心配置
に複合化した構成のバネダンパー機構５を使用している
ので、設置の施工が極めて容易である。即ち、ダンパー
作用部４の減衰力の大きさは、バネダンパー機構５のピ
ストン10に設けたオリフィス９の孔径の大きさ（絞り抵
抗の大きさ）として工場で高精度に、かつ恒久的に不変
の構成で設計、製作できるので品質保証に優れる。ま
た、バネダンパー機構５は現場に搬入し設備するだけで
あるから、現場施工が容易、確実である。そして、供用
期間中には免震性能が変化する危惧もなく安定した性能
の床免震装置を提供できる。

また、バネダンパー機構５は、工場で製作した後現場
へ搬入しセッティングするだけの単純作業で誰でも簡単
に取扱えるし、調整とか粘性液体の注ぎ足しなどの面倒
がないので、メンテナンスフリーである。

その上、バネダンパー機構５は安価な作動流体を使用
して組立てることができ、しかも３個を一組として構成
され、使用個数が少ないので、その分安価であり、設備
の手間も省力化されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る床免震装置の全体構成を示した
立面図、第２図はダンパー作用部の平面図、第３図と第
４図はストッパーと反力台の関係を示した平面図と正面
図、第５図と第６図は可撓連結体と床構造体の抵抗入力
部との連結状態を示した立面図と底面図、第７図Ａはバ
ネダンパー機構の詳細図、第７図Ｂは同前のピストン部
分の拡大詳細図、第８図〜第10図はバネダンパー機構の
プリテンション導入のための異なる例を示した平面図と
正面図、第11図は従来の床免震装置のダンパー作用部を
示した平面図、第12図は従来のダンパー作用部の要部構
造を示した立面図である。 １……移動支承部、２……床構造体、３……固定床 ４……ダンパー作用部 ５……バネダンパー機構 2a……抵抗入力部（ロッド）、６……シリンダ ７……前室、８……後室、９……オリフィス 10……ピストン、10a……ピストンロッド 11……引張り用バネ 12……連結体、13……ストッパー 14……反力台、15……可撓連結体 16……連結板、34……逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 重孝 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 山口 伸夫 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 速水 浩 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 相沢 覚 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床構造体を水平移動が自在に支持した移動
   支承部と、床構造体と固定床との間に設置されたダンパ
   ー作用部とから成る床免震装置において、 イ） ダンパー作用部は、床構造体の抵抗入力部を中心
   として放射３方向に等配されたバネダンパー機構の一端
   を前記抵抗入力部と連結し、他端は固定床に連結して成
   り、 ロ） バネダンパー機構は、流体を収容したシリンダ内
   に、前室と後室を連通させるオリフィスを有するピスト
   ンを設置したピストン・シリンダ型ダンパーと、同ダン
   パーのシリンダ外周に巻装した引張り用バネとを同心配
   置に複合化した構成であり、 ハ） 前記バネダンパー機構のピストンロッドから床構
   造体の抵抗入力部に向かって延びる連結体にストッパー
   を取付け、このストッパーの前記バネダンパー機構寄り
   の位置に前記連結体と略直角な直線形状の反力台を固定
   床に固定してあり、 ニ） 前記ストッパーの位置から抵抗入力部までの間は
   可撓連結体で連結されていること、 を特徴とする床免震装置。
2. 【請求項２】床構造体の抵抗入力部に連結板を取り付
   け、可撓連結体の内端は前記連結板に連結されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した床免震
   装置。
3. 【請求項３】ピストン・シリンダ型ダンパーのピストン
   のオリフィスには、ピストンが前進し前室から後室に向
   って流体が流れるとき開く逆止弁が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した床免震装
   置。